Distração Osteogénica Mandibular Dento-Ancorada: Estudo Experimental

Abstract

O interesse e utilização da distração osteogénica aplicada ao esqueleto crânio-facial cresceu de forma significativa nos últimos anos devido à enorme potencialidade desta técnica no tratamento das deformidades dento-faciais. A sua aplicação tardia nesta área em relação à ortopedia pode ser explicada, em grande parte, devido às características anatómicas da região crânio-facial que dificultam a aplicação dos dispositivos de distração convencionais. Com efeito, a morfologia dos ossos do maciço facial é mais complexa, as cicatrizes são menos toleráveis do que em outras partes do corpo e as técnicas clássicas da cirurgia ortognática permitiam o tratamento de grande parte das deformidades severas da face. Atualmente os ortodontistas e cirurgiões maxilo-faciais, conscientes de que mudanças induzidas cirurgicamente, ainda que ligeiras, do esqueleto crânio-facial podem provocar alterações significativas e irreversíveis na estrutura facial, têm procurado incorporar novas técnicas de distração na sua prática clínica que permitem aumentar a qualidade e previsibilidade do tratamento ortodôntico-cirúrgico-ortognático, comportando menores riscos e sequelas para os seus pacientes. O sucesso desta técnica na reabilitação morfofuncional dos ossos da face em pacientes de qualquer idade, associado à excelente relação risco-beneficio verificada, fez com que a osteogénese por distração deixasse de estar reservada exclusivamente ao tratamento de síndromes crânio-faciais e permitiu a sua rápida extensão ao tratamento de situações clínicas menos severas, mas mais prevalentes, como a deformidade dento-esquelética de Classe II por retrognatia ou por hipoplasia mandibular. Os estudos clínicos e experimentais encontrados na literatura provêm maioritariamente da traumatologia, da ortopedia, ou da distração crânio-facial com distratores externos. Os distratores externos apresentam vários efeitos secundários e riscos para o paciente, como um maior período incapacitante, sequelas cicatriciais na face, erros na orientação do vetor de distração e instabilidade na fixação dos distratores. Com o surgimento dos distratores internos, os problemas relacionados com a visibilidade dos dispositivos e com as sequelas cicatriciais deixaram de existir, mas as restantes limitações e riscos relacionadas com a fixação, mantiveram-se. Neste âmbito, a utilização de distratores internos dento-ancorados municia uma série de benefícios, que vão desde a ausência de intervenções cirúrgicas para colocação ou remoção do aparelho, reservando o ato cirúrgico apenas à osteotomia; até à favorável orientação do vetor de distração, tornando mais previsível o tratamento. Contudo, a quase inexistência de estudos experimentais sobre a distração osteogénica dento-ancorada e sobre os vários factores que lhe estão associados, desde o protocolo mais adequado até à qualidade e quantidade do novo tecido ósseo formado, impedem a formulação de conclusões definitivas sobre a sua utilização. É neste contexto que se situa o trabalho experimental aqui apresentado. Com efeito, o objetivo deste estudo consistiu, para além da apreciação dos efeitos biomecânicos de um novo distrator, numa avaliação in vivo do desempenho biológico e potencial regenerativo de dois ritmos diferentes de distração na formação de novo tecido ósseo, tendo por base análises radiográficas, cefalométricas, de absorciometria, histológicas e histomorfométricas. Distração Osteogénica Mandibular Dento-Ancorada: Estudo Experimental 200 Para a sua realização, foram utilizados 10 cães machos de raça Beagle, com cerca de 1 ano de idade e pesando entre 15 a 18 kg. Três permaneceram como o grupo de controlo e sete foram submetidos ao protocolo de distração mandibular: foi realizada uma osteotomia entre o terceiro e quarto pré-molar inferior, preservando a continuidade do rolo vásculo-nervoso alveolar inferior e a integridade da mucosa e periósteo lingual. Após a verificação da mobilidade óssea, procedeu-se à colocação de um distrator por cada hemimandíbula. Posteriormente à intervenção cirúrgica e após 7 dias de período de latência, foi iniciado o processo de aumento do comprimento mandibular, que se fez diariamente e ininterruptamente durante 10 dias. Foram aplicados três protocolos experimentais distintos aos animais: Grupo A: 6 hemimandíbulas não sofreram qualquer intervenção cirúrgica, permanecendo como grupo de controlo. Grupo B: 7 hemimandíbulas foram submetidas a uma distração múltipla de 0,5 mm de 12 em 12 horas. Grupo C: 7 hemimandíbulas foram submetidas a uma distração diária única de 1 mm. Após o período de distração, todos os dispositivos foram devidamente bloqueados, seguindo-se um período de consolidação de 12 semanas. As imagens radiográficas de todas as hemimandíbulas, revelaram o alongamento póstero-anterior, com as zonas distracionadas totalmente mineralizadas, evidenciando uma densidade radiográfica típica de um fenómeno de aposição/regeneração óssea, orientada paralelamente ao eixo da distração, sem focos centrais ou periféricos; radiotransparentes e sem desvios axiais dos segmentos ósseos anterior e posterior. O estudo cefalométrico permitiu verificar que, durante o protocolo de distração, não foram produzidos efeitos quer no ângulo goníaco quer na angulação dos segmentos ósseos distracionados. Nos resultados da densitometria óssea de dupla energia não se verificaram diferenças estatisticamente significativas, de densidade e conteúdo mineral ósseo, entre o osso neoformado dos grupos submetidos à distração osteogénica e o osso mandibular do grupo de controlo. Também não foram observadas diferenças com significância estatística entre os grupos B e C. Observou-se, no entanto, um menor coeficiente de variação nos valores encontrados nas hemimandíbulas do grupo B em relação às hemimandíbulas do grupo C. Quanto ao conjunto de imagens provenientes dos cortes histológicos, verificou-se que o espaço de distração se encontra ocupado por uma notável quantidade de trabéculas ósseas que estabelecem íntimas e numerosas ligações entre si, mantendo uma orientação paralela à direção da distração. No entanto, observaram‑se restos de matriz cartilaginosa em maior número de casos do grupo C do que nas hemimandíbulas submetidas a um ritmo de distração múltiplo. Na análise global dos resultados histomorfométricos, verificou-se a inexistência de diferenças estatisticamente significativas entre os grupos de teste. Como conclusões gerais deste estudo experimental é possível afirmar que: 1) O alongamento sagital da mandíbula, através de um distrator exclusivamente dento-ancorado, permitiu que o vetor da distração fosse paralelo ao plano oclusal, sem produzir efeitos no ângulo goníaco nem alteraração da posição transversal e da angulação dos segmentos ósseos. Assim, permitiu uma correta direção do alongamento, favorecendo a criação de forças de tensão desejáveis ao processo de osteogénese em detrimento das forças de compressão. 2) O ritmo de distração influenciou o coeficiente de variação nos grupos submetidos à distração osteogénica, indiciando existir uma relação direta entre o aumento do ritmo de distração e a aceleração no processo de regeneração óssea.

At present, there is a growing interest in the use of the osteogenesis distraction technique applied to the craniofacial skeleton due to its enormous potential on the treatment of dentofacial deformities. The delayed use of the technique to solve problems in the craniofacial region in relation to orthopaedics can be mainly ascribed to the anatomical characteristics of this region that hinder the application of conventional distraction devices. In fact, craniofacial bone morphology is more complex; skin scars are less tolerable than scars everywhere else in the body and most deformities of the face were resolved by the classical techniques of orthognathic surgery. Nowadays, orthodontists and maxillofacial surgeons aware that even minor changes in the craniofacial skeleton can cause significant and irreversible changes in the facial structure have sought to incorporate new distraction techniques in their clinical practice. The lower risks and consequences to the patients, associated to the use of these new techniques, allow improvements in quality and predictability of orthodontic and orthognathic surgery treatments. The success of osteogenesis distraction in the morphofunctional rehabilitation of the craniofacial skeleton deformities in patients of all ages, in association with an excellent risk-benefit ratio, extended it to the treatment of less severe clinical situations as the Class II mandibular hypoplasia, rather than exclusively use it in the treatment of severe craniofacial syndromes. The clinical and experimental studies reported so far in the literature, mostly about traumatology, orthopaedics, or craniofacial distraction, use external distractors. However, these external distractors have several side effects and risks to the patient: a greater crippling period, scarring of the face, misplacement of the distraction force vector and instability of the fixation distractors. With the advent of internal distractors, the problems related to the visibility of the devices and scarring disappeared, while other limitations like those associated with bone fixation still remained. In this context, the use of tooth-born distractors has several benefits, e.g., the absence of surgical interventions for the placement or the removal of the device, being the only osteotomy surgery; favourable orientation of the distraction force vector; and increased treatment predictability. However, the low number of experimental studies concerning osteogenesis distraction with tooth-born distractors does not allow the formulation of any definitive conclusion about its use. Having in mind all the above mentioned considerations, this study aimed to assess in vivo the biomechanical effects of a new tooth-born distractor, as well as the biological performance and regenerative potential of two different frequencies of distraction in the formation of new bone. To this end radiographic and cefalometric analyses, absorptiometry, histology and histomorphometry techniques were used to evaluate the treatments outcome. Distração Osteogénica Mandibular Dento-Ancorada: Estudo Experimental 204 Ten male Beagle dogs, approximately 1 year old and weighing between 15 and 18 kg, were used. Three remained as the control group and seven underwent a mandibular distraction protocol: an osteotomy, performed between the third and fourth premolar, that preserved the continuity of the inferior alveolar neurovascular bundle and the integrity of the lingual periosteum. Subsequently, after checking bone mobility, a tooth-borne distractor was placed in each hemimandible. After the surgery and following a latency period of 7 days, each hemimandible length was gradually increased daily and continuously for 10 days. Three different experimental protocols were applied to the animals: Group A: 6 hemimandibles did not undergo any surgical intervention, remaining as the control group. Group B: 7 hemimandibles were subjected to two daily activations of 0.5 mm, with an interval of twelve hours. Group C: 7 hemimandibles were subjected to single daily distraction of 1 mm. After the distraction period, all devices were properly blocked, followed by a 12 weeks consolidation period. The radiographic images revealed the antero-posterior elongation of all the mandibles, showing fully mineralized zones within the distraction areas. The typical radiographic density associated with the apposition/ repair phenomenon appeared parallel to the axis of distraction, with no focus, central or peripheral; radiolucent and without axial deviation of the anterior and posterior bone segments. The cephalometric study showed that the distraction protocol did not produced any effects either in the gonial angle or in the angle formed by both distracted bone segments. The radiographic, histologic and histomorphometric, as well as dual X-ray absorptiometry analyses of new bone tissue were performed and the data obtained was subsequently subjected to statistical analysis. The results revealed statistically significant differences between the linear cephalometric variable among the different groups; no statistically significant differences in the cephalometric variable angle between the control group and the test groups. The radiographic evaluation showed that the longer consolidation period the greater the amount of new bone tissue apposed within the distraction area, even though there were no statistically significant differences in bone mineral content and bone mineral density among groups A, B and C. There were, nevertheless, statistically significant differences between the coefficient of variation in groups B and C. The histological analysis revealed that distraction areas were occupied by a remarkable amount of trabecular bone, establishing intimate and numerous relations among them, while maintaining a parallel orientation to the direction of distraction. However, there were observed remnants of cartilage tissue, greater in group C than in the mandibles submitted to a multiple frequency of distraction. As to the histomorphometric results, no statistical significance differences were found between the test groups. This experimental study most prominent conclusions are: 1) The distractors anchored to the teeth and parallel to the occlusal plane allowed the significant increase of the anterior bone segment, without any side effects at the gonial angle level or alteration of the transverse angulation of the bone segments. Therefore, the tooth-borne distractor allowed a correct lengthening direction, the creation of a desirable stress force necessary to the osteogenesis process, instead of an undesirable compression force. 2) The frequency of the distraction influenced the coefficient of variation in the groups submitted to osteogenesis distraction protocol, indicating that there was a direct relationship between the increase in the frequency and the acceleration of bone regeneration.